化工活动家来源

炼油技术与工程中海油大榭石化浙江中控作者

谢勇勇等

关键词

连续重整实时优化系统应用

共字

建议阅读时间12分钟

导读

中海石油宁波大榭石化有限公司（大榭石化）连续重整装置采用中国石化具有自主知识产权的国产超低压连续重整技术（SLCR），选用中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院开发的低积炭、低铂型PS-VI连续重整催化剂，设计规模为1.5Mt/a，由预加氢、重整反应及再接触、催化剂再生、重整油分馏、PSA（变压吸附）及界区内配套的公用工程设施构成，为芳烃型生产装置。全装置采用DCS并集成APC（先进过程控制），装置平稳运行，产品指标达到设计要求，但装置运行状态并非最优。年大榭石化与浙江中控技术股份有限公司合作，运用实时优化技术，根据连续重整工艺特点，实施实时优化项目，即通过建立机理模型，优化重整反应温度、氢油比（摩尔比）以及各分馏塔操作条件等，耦合APC控制系统，进一步提高装置运行水平，挖潜增效提升装置芳烃收率和经济效益。

装置及系统简介

01工艺简介

直馏石脑油作为原料进入预加氢反应器，通过加氢反应分解含硫、含氮及含金属废物，产物通过分馏除去杂质后得到精石脑油，为重整反应提供合格的进料。分馏部分采用先汽提、后分馏的“双塔”流程；重整部分通过重整反应、催化剂再生及再接触过程，得到粗氢气送至PSA装置提纯，液相重整油送至分馏部分分离得到相应产品；重整油分馏部分通过多塔分馏，将重整油切割为C4，C5，C6+组分，得到的重整汽油送至芳烃抽提装置。图1为连续重整装置的工艺流程简图。

02实时优化系统简介

大榭石化连续重整装置实时优化系统通过实时获取装置现场生产数据，基于严格机理模型，以BTX收率最大为优化目标进行计算，计算结果中的部分变量值会以外部目标值的形式传递给APC系统，对装置进行控制调节。

整个实时优化系统从取数到优化计算，再到输出外部目标值供APC执行，全流程闭环运行，无需人工干预。APC系统会持续按照RTO（实时优化系统）优化计算所得的指定目标进行控制，不断将装置调整到当前工况下的最优操作点。系统主要架构如图2所示。

工艺模拟与优化

采用大榭石化连续重整装置实时优化系统，基于在线近红外分析仪给出的原料、产品分析数据（C1~C10的正异构烷烃（P）、环烷烃（N）、芳烃（A）），建立连续重整装置全流程机理模型。

01模型校准

模型计算前对近红外分析仪模型及重整反应器模型进行校准。在线近红外分析仪主要对3股物流进行在线分析，分别是预加氢进料、重整进料、重整汽油，分析项目与化验室LIMS（实验室信息管理系统）分析项目保持一致。选取年9-10月的近红外分析数据与化验分析数据对比，具体结果见表1~2，偏差基本控制在3%以下。结果表明，在线近红外测量模型能较准确地测量装置原料及产物中各组分含量。

连续重整装置全流程模拟的核心在于对反应器的建模，通过实时优化系统建立装置机理模型，并对反应器模型参数进行校准。校准数据包括装置运行数据、LIMS化验分析数据两部分。对校准数据进行平衡处理后输入模型进行计算，以芳烃收率、重整反应器温降等为校准目标，调整重整反应参数使模型计算的校准目标与实际保持一致。

采用装置年4月和5月的数据进行模型校准，校准结果如表3所示。

结果表明，校准后的模型能够准确地反映装置实际运行情况，关键指标偏差在3%以内。为保证优化结果与实际一致，在进行优化计算输出结果时，把模型偏差加到输出结果中。

02离线优化效果预测

依据校准后的模型对操作变量进行灵敏度分析。精制石脑油作为重整反应单元的原料，其组成对重整装置的产品收率及性质有重要影响。在实际生产中，精制石脑油中的C5组分无法转换为芳烃，影响装置的实际效益。C5含量由预分馏塔控制，在重整反应条件及重整进料量不变的情况下，通过控制预分馏塔塔底温度调整重整进料的C5含量，分析C5含量对芳烃收率的影响。图3为重整进料C5含量对产品收率的影响。

由图3可知，重整进料中C5质量分数降低至原来的20%时，芳烃收率提高约0.6百分点，汽油收率也有约0.1百分点的提高。

重整反应温度是控制产品质量最重要的参数，在实际装置运行中通过调节反应器入口物料的温度来实现。在适宜的范围内对反应温度进行调整与控制，保证产品性质、收率和催化剂的稳定性处于较好状态。

控制重整反应氢油比、苛刻度等条件不变，将重整反应器加权平均入口温度由℃提高到℃，收率变化如图4所示。

重整反应器加权平均入口温度每提高1℃，芳烃收率提高约0.1百分点，但汽油收率降低约0.1百分点，而且催化剂积炭升高。

氢油比是重整反应另一重要操作参数，其定义为重整循环氢中纯氢与液体进料摩尔流率的比值。其他条件保持不变，氢油比对重整反应产品性质的影响如图5所示。

由图5可知：氢油比从3.0降低至2.6，芳烃收率提高约0.15百分点。

通过对操作变量灵敏度的分析，分析优化操作的可行性，将上述操作参数作为决策变量，结合装置实际调节特点，确保各参数同时调节。由于重整进料及反应条件的变化，影响分馏部分C6/C5分馏塔和C5/C4分馏塔的最佳操作条件，在操作和产品质量约束条件下（见表4）内，优化塔的操作条件。

多变量约束、多变量优化同时进行，使BTX收率最大的同时能耗最低，从而达到最佳效益状态。选取年8-10月的3组工况进行离线优化分析，结果如表5所示。

在约束条件内，优化后BTX收率及经济效益提升明显。

03优化项目实施结果

实时优化系统模型以BTX收率最大为目标，对重整反应温度、氢油比及分馏塔操作温度进行优化调整。年12月20日连续重整实时优化系统正式投用，通过对投用前后的运行数据进行采集分析，得到实时优化系统投用前后的芳烃以及BTX收率变化趋势。为保证标定结果的准确性，选取两个装置处理量相对稳定的时间段进行标定。第一阶段装置负荷在85%左右，标定时间为年11月27日至年1月11日；第二阶段负荷为75%左右，标定时间为年1月11日至年2月7日。

以装置芳烃以及BTX收率实时值作图，得到两个标定阶段收率随时间变化曲线，见图6~7。

阶段一在实时优化系统投用后，芳烃收率平均值由投用前的72.36%提升到72.84%，增加了0.48百分点，其中BTX收率由投用前的49.12%提升至49.56%，优化效果明显。阶段二在实时优化系统投用后，BTX收率平均值由投用前48.46%提升到49.19%，增加了0.73百分点，但总的芳烃收率由73.53%降至73.25%，主要原因是原料中C10含量降低，导致产品重整汽油中四甲苯含量降低。综合两阶段标定数据，投用实时优化系统后，目标BTX收率平均提高0.58百分点，优化效果明显。

结论

（1）通过实时优化系统建立大榭石化连续重整装置严格机理模型，对重整反应器模型进行参数校准，整体偏差小于3%，模型可靠性较强。对在线近红外分析仪进行校准，对比近红外数据与实验室数据，偏差小于3%，分析数据较为准确。

（2）基于机理模型，对连续重整工艺的优化变量进行分析，同时在装置实际操作约束条件下进行离线优化，优化结果较为合理。

（3）在线闭环投用实时优化系统，对投用效果进行标定，结果表明连续重整装置BTX收率提高0.58百分点。

更多培训信息请加

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkcf/104.html